Arbeitspakete 3-5

Photoelektro-chemische Zelle und Modul

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Die in AP1 hergestellten III-V/Si-Absorberstrukturen sollen in AP3–5 genutzt werden, um Demonstratoren für die direkte solare Wasserspaltung zu entwickeln. Dazu werden zunächst in AP3 unter der Beteiligung der TUM, UUlm, TUI, des HZB, und dem ISE die Prozessabläufe entwickelt, die die Absorberstrukturen in funktionale photoelektrochemischen Zellen umwandeln. Diese Prozesse beinhalten unter anderem die Entwicklung von Korrosionsschutzschichten, sowie die Abscheidung von Katalysatoren für eine effiziente Wasserstoff- bzw. Sauerstofferzeugung.

Im Rahmen des AP4 soll aus den in AP3 hergestellten Zellen Demonstrations-Module entwickelt werden. Dazu werden zunächst in einer Kooperation des HZB und der Uni Ulm die dafür notwendigen Konzepte ausgearbeitet, sowie theoretische Modellierungen vorgenommen. So sollen Verluste aufgrund der Skalierung minimiert und eine höchstmögliche Effizienz erreicht werden. Aufbauend auf AP3 und 4 werden anschließend mit der Unterstützung des ISE Funktionsprototypen, zunächst mit einer Fläche von einem Quadratzentimeter, und später Demonstrations-Module mit einer Fläche von > 1300 cm2 gebaut.

In AP5 soll am HZB die Umwandlungseffizienz von Sonnenenergie in Wasserstoff dieser Demonstratoren bestimmt werden. Dabei wird auch die Langzeitstabilität und der Einfluss der Operationsbedingungen (Lichtintensität und Betriebstemperatur) bestimmt. Am Ende der AP3 – 5 soll für die Module mit einer Größe von mindestens 1300 cm2 eine Sonne-zu-Wasserstoff Umwandlungseffizienz von > 15% demonstriert werden.